煤矿瓦斯安全评价方法研究与软件开发

李 晨

（同煤集团安全管理监察局，山西 大同 037003）

瓦斯安全评价是煤矿安全管理的一个重要组成，同煤集团同忻煤矿缺乏针对安全系统的定量计算评价方法，主要的安全评价是通过安全检查表和事故树进行分析。安全评价表是一种传统的评价方法，但是没有考虑各类事故的不同权重；而事故树评价方法主要是一种针对事故原因进行研究的分析方法，侧重点主要是原因分析而不是综合评价。因此，需要针对瓦斯安全评价建立更加科学、客观、方便的评价体系。

1 瓦斯的评价体系建立

一般来讲，瓦斯爆炸有三要素，分别是瓦斯浓度、一定的引火源和充足的氧气，还有一些管理上的因素。一定的引火源主要是指井下是否存在明火，是否容易导致电气火花、机械火花的产生，放炮的管理情况；充足的氧气这个条件则主要体现在矿井通风情况，如通风的难易程度、通风方式、通风设备的可靠性；在管理因素中，主要体现的是瓦斯管理制度与落实情况、瓦检人员的个人素质、瓦斯监测情况等。

根据以上分析，建立煤矿瓦斯安全评价体系，体系框图如图1所示。

图1 煤矿瓦斯安全评价体系结构框图

2 基于层次分析法的评价分析

层次分析法(Analytic Hierarchy Process)是一种针对多因素、复杂系统的评价方法，既可以进行定性分析，也可以进行定量计算。其定量计算的基础是对每个同层因数进行两两重要度对比，并将对比结果写成矩阵，然后通过矩阵运算得出各个指标的重要程度（即矩阵的特征向量）。层次分析法能够科学、客观地对建立的评价体系进行分析，能够较好地满足煤矿安全评价的需求。因此，本研究选择层次分析法作为煤矿安全管理评价的方法。

2.1 判断矩阵的建立

根据层次分析法原理，建立判断矩阵，如下所示。

2.2 权重的计算与检验

通过MATLAB软件进行特征向量的计算并进行一致性检验。特征向量即各因素在本层中的权重，本层权重与上层权重的乘积即为总权重。将计算结果写入表1中。

表1 煤矿瓦斯爆炸评价体系分析结果

2.3 综合评价结果的确定

要对整个安全管理评价体系进行综合评价，需要建立对应的评价标准。本文根据现场情况，将评价分为五个等级：优秀、良好、一般、合格、不合格，对应赋值分数为5分、4分、3分、2分、0分。

根据与现场技术人员和安全管理负责人的沟通，可以对各个因素进行打分，然后得出综合评价结果，结果的计算方法如式（1）所示：

式中：

F-煤矿安全管理评价结果；

P-因素C1、C2……Cn的得分矩阵；

pk-现场分数结果。

最终的计算结果作为某矿井的安全管理评价结果，评价也可分为5个等级，其中4＜F≤5为优秀，3＜F≤4为良好，2＜F≤3为一般，1＜F≤2为合格，0＜F≤1为不合格。

2.4 评价体系在同忻煤矿的应用

为了体现评价的客观性，邀请生产一线的技术人员共10人根据评分标准对各个指标进行打分。技术人员来自同忻煤矿技术科、通风科、安全科、地质科、安监站等部门。对他们的评分结果取平均值，并根据式（1）计算最终的评价得分为：4＜F=4.16＜5，因此评价结果为同忻煤矿安全管理情况优秀。

通过与技术人员的沟通发现，有一个问题是急需解决的，即计算问题。技术人员反映，该评价体系比较全面，应用也比较方便，但是后期的数据处理比较麻烦，对各个因素打分以后，要对每个系统进行综合评价，再计算整个系统的最终评分。这个过程计算量很大，而且枯燥、单调，很容易出现计算错误，影响评价的准确度。

因此，为了减少技术人员的重复计算，提高工作效率和准确度，将开发针对煤矿安全管理评价的应用软件。

3 瓦斯安全评价软件的开发

3.1 VB软件功能分析

已经对煤矿安全管理评价进行了系统的分析和研究，根据建立的评分体系和计算得出的各指标权重值，可以得到综合评价结果。因此，软件的功能主要有以下几点：

（1）完整的指标体系界面

针对每个不同的评价类别，将该类别下的所有指标列出。通过选择的方式对每一个指标进行评价，并根据建立的评分标准显示相应的分数。

（2）综合评价和结果显示

由于综合评价结果的计算方式为累加每个指标相应权重与现场打分的乘积，因此，在软件设计时就每个指标的得分，再结合权重进行计算，得到最终的得分。

根据得分，在文本框中显示不同的评价。设得分结果为F，当4＜F≤5时，文本显示为“优秀”；当3＜F≤4时，文本显示为“良好”； 当2＜F≤3时，文本显示为“一般”； 当1＜F≤2时，文本显示为“合格”；当F＜1时，文本显示为“不合格”。

3.2 煤矿安全管理评价软件设计流程图

根据对软件功能的分析，设计绘制软件流程图2。

图2 煤矿安全管理评价软件流程图

3.3 煤矿安全管理评价软件设计

根据软件功能和设计流程，进行界面设计、程序编写和程序调试。软件界面及运行示意图如图3。

4 总结

应用该评价体系得到的安全评价结果符合现场实际，比原来的方法更加具体，更有针对性。使用评价软件可以很大程度地减少计算量，提高了工作的效率，同时，对每个系统的评价结果也可以直观地显示和保存。

图3 煤矿瓦斯评价软件界面及运行示意图